（系统工程专业论文）基于BS模式的铁路工务管理信息系统——防洪水害子系统设计与开发.pdf

e 峦銮遵太堂亟堂僮途童虫室擅翌 中文摘要 摘要：信息化是铁路提高运输能力和效益、增强市场竞争的必要手段，是实 现铁路现代化的必然选择。近几年，铁路信息系统建设取得了显著的成绩，尤其 是铁路运输管理信息系统t m i s 建设和以行车调度为核心的d m i s 建设等系统的应 用，为铁路的改革和实现跨越式发展作出了积极的贡献。t m i s 己经基本建成，d m i s 也已经顺利实施，与此同时，作为我国铁路信息系统中一个重要组成部分，与t m i s 、 d m i s 并行的工务管理信息系统，仍然处于明显滞后的现状，虽已基本完成一、二 期工程，但其建设发展状态远远落后于铁路其它信息化管理系统的建设，因此， 加快铁路工务管理信息系统( a p p l i 叫i o i l so fm i si nr a i l w a yp e 瑚a n e mw a y s p w m i s ) 的建设已是迫在眉睫。考虑到目前p w m i s 系统体系结构采用的是c s 结构， 为了适应业务的发展的需要，铁道部工务部门提出开发系统的b s 版本。 本系统是铁道部信息中心工务组和各个铁路局联合开发的一个项目，目的在 于开发一套比较完善的铁路工务管理信息系统，以适应当前铁路工务管理和铁路 信息化的需要。本文阐述了基于客户机服务器结构的面向业务对象的铁路工务管 理信息系统的设计与实现，着重阐述了其防洪水害子系统的详细设计和实现，体 现出系统工程的理论和三层客户机服务器开发模式的思想。 本文主要是从管理的角度，侧重于论述工务管理信息系统中各业务子系统应 具备的功能、系统维护、数掘维护、数据汇总、查询、报表生成及打印等和防洪 水害子系统的有关方面，而不涉及系统软件部分和网络硬件部分的建设。 铁路工务管理系统是一个庞大的系统，本论文的工作只是其中的一个部分。 需要做的工作还很多，如：维修制度的改革、评价体系的建立、信息网络的建立等。 愿本论文能起到一个抛砖引玉的作用。 关键词：p w m i s ：b s 模式；铁路工务管理；管理信息系统 分类号：u 2 1 6 e 豆交适盔堂巫堂焦论塞旦s ! 珏! a b s t r a c t 王n f 0 彻a t i o ni san e c e s s a r ) ，m c a 出t oi m p r o v et l l e 商1 w a yt r a n s p o nc 邳口c i t ya n d e n h a n c ec o m p e t i t i o ni nt h em a f k e t ，i ti st h ci n e v i t 如l ec h o i c eo ft h er a i l 、v a y m o d e m i z a t i o n i nr e c e n ty e a r s ，t h ec o i l s t r u c t i o no ft h ef a i l w a yi n f o n n a t i o ns y s t e mh a sa c h i g v e da l o t ，e s p e c i a l l y1 m i sa n dd m i s t h ea p p l i c a t i o no ft h e s et 、v os y s t e m sh a sm a d ea c t i v e c o n 仃i b u t i o nt ot 1 1 er e f b n na i l ds 仃i d e so ft i l em i l w a ys y s t e m m e a n w h i l e ，a s 衄eo ft 1 1 e m o s ti m p o r t a l l tc o m p o n e n t so fc h i n a f sr a i l w a yi n f o n n a t i o ns y s t e m ，t h ee n g i n e e r i n g m a n a g 锄e mi i l f b 珊a t i o ns y s t c m ，p a r a l l e lt o1 m i sa i l dd m i s ，i ss t i l ll l i l d e ra i l o b v i o u s l yl a g g e ds i t u a t i o n a l t h o u 啦i th a s d 锄e n t a l 坶c o m p l e t e dt h ef i 赙p e r i o d a i l ds e c o n d - p e r i o de n 舀n e e r i n g ，i t sc o n s t m c t j o na n dd e v e l o p m e n ta r es t i l l i rb e h i n d t h o s eo f m eo t h e ri b n n a t i o nm 卸a g 锄e n ts y s t e m s t h e r e f o r e ，i ti se x 仃e n l e l yu r g e mt o f 瓠t e nt h ec o i l s t m c t i o no ft h ee n g i n e e r i n gm a i l a g e m e n ti n f o r i l l a t i o ns y s t e m 1 a k i n g “ i m oa c c o u n tt h a tt h ec u r r e mp w m i ss y s t e ma r c h i t e c t u r ei sc s ，i no r d e rt om e e tt h e n e e d so f b u s i n e s sd e v c l o p m e m ，t h em i n i s t r yo f p u b i i cw b r k sd e p a f n n e n tb sv e r s i o no f t h ed e v e l o p m e ms y s t e m i n f o n n a t i o nc e n t e ro f m i n i s t l _ yo f r a i l w a y s ，t h es y s t e mw o r k s 洒c o n j u n c t i o n 诵m m ev a r i o l l sg m u p sa n dm ed e v e l o p m e n to fap r o j e c ta i m e da t d e v e l o p i n gam o r e c o m p i e t ew o r k so fm er a i l w a ym a i l a g e m e n ti i l f o m a t i o ns y s t e ma tp r e s e n t ，r a i l w a y w o r k e r sa n dm a n a g e m e n tt om e e tt h en e e d so fr a i l w a yi n f b 锄a t i o n n ep a p e rp r e s e n 乜 ac a s eb a s e do nt h eb sa r c l l i t e c t u r eo fo b j e c t o r i e n t e dw o r k so ft h e r a i l 、硼y m a n a g e m e n ti n f b m a t i o ns y s t e md e s i g l la i l di m p l e m e n t a t i o na 1 1 dt h e s i so fs ”e m m a n a g e i te x p l a i l l st 王l es y s t e md e s i g l la n di m p i e m e n t a t i o no f p r e v e n t i n g 南o d t h et h e s i si n t e l l d st oa n a l y z eo n ed ft h em o s tj m p o n a n tp a n so fm ee n 百n e e r i n g m a n a g e m e n ti n f o m l a t i o ns y s t e m ，t h a ti s ，f 如mm ev i e wo fm a n a g e m e mt of o c u so nt h e e x p o s i t i o no fs u c ha s p e c t sa st h en e c e s s a 叮f h n c t i o n so fe a c ho p e r a t i n gs u b s y s t e m ， s y s t e mm a i n t e n a n c e ，d a t am a i n t e n a r i c e ，d a t ac o i l e c t i o n ，i n q u i r y ，r e p o np r o d u c i n ga f l d p r i n t i n ga n dt w om a i n t e n a n c es u b s y s t e m s n e j t h e rt h ec o n s t n i c t i o no f s y s t e ms o r w a r e n o rn e th a f d w a r ei si i o l v e di nt l l et h e s i s p w m i si sam a s s i v es y s t e me n g i n e e r i n g ，、v 1 1 a tw eh a v ed o n ei sj u s ta p a r to fi t 1 卫e r ej as t i l lm u c hw o r kt od o ，s u c ha st h ee s 协b i i s h m e n to fe v a l i i a t i o ns y s t e m ， i n f b r n l a t i o nn e t ，e t c w eh o p et h i st h e s i sc a nt h r o wa w a yab r i c ki no r d e r t og e ta g e m e 夏至堑基星亟土芏位监塞 垦s i b i k e y w o r d s ：p w m i s ；b sm o d e l 、r a i l w a ym a i n t e n a n c em a n a g e m e n t ；i n f b 肌a t i o n s y s t e mo f r a i l 、v a ym a n a g e m e m c l a s s n o ：u 2 1 6 致谢 论文完成之际，我心中感慨万千，充满对各位老师、同学的感激之情，正是 他们的帮助和支持使我能够顺利完成论文。 衷心感谢我的导师何世伟教授，在我攻读硕士学位的两年多时间里，何老师 准确地把握我们的课题和研究方向，为我们创造了活跃的学术气氛和良好的研究 条件，他以自己善于钻研的作风和勇于创新的精神感染着我们每一个人。他对我 悉心指导，为我顺利完成课题和论文奠定了坚实的基础，起到了重要的导航作用。 从他身上，我不但获得了丰富的专业知识和科学有效的研究方法，更重要的是从 他身上我学到了严谨的治学态度和高尚的道德情操，使我在以后的工作和学习中 可以用更高的标准要求自己、保持永不松懈的奋斗精神，这正是我在攻读硕士学 位期间的最大收获，也将是我今后生活和事业发展中最宝贵的财富 感谢郝鹏飞、沈鸥师兄、申永生师弟，他们思路清晰、心思缜密，实践经验 丰富，动手能力强，在课题研究和日常学习生活中向我提出了许多宝贵建议，使 我很受启发。 在论文的写作过程中，我还得到了系统所许多老师和同学，师弟，师妹以及 家人的帮助与支持，在此，谨向他们表示我最衷心的感谢和最诚挚的敬意! 路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。我愿在未来的学习和研究过程中，以更 加丰厚的成果来答谢曾经关心、帮助和支持过我的所有老师、同学和朋友。 e 夏至丝塞翌亟堂焦途塞绻途 1 绪论 1 1 论文背景与选题意义 铁路是一个综合性的庞大系统，必须拥有各种相关的运输设备、人员和一整 套铁路运输生产计划和调度指挥系统，才能安全、准确、迅速、经济、便利地运 送旅客和货物，高质量地满足市场对铁路运输的要求。 铁路运输的特点是采用轨道运输方式，列车必须在铁路线路上行驶。铁路线 路是列车运行的基础，它直接承受机车车辆轮对传来的压力，必须经常保持良好 状态，才能保证列车高速、安全、平稳和不间断地运行。据统计，截止到2 0 0 4 年 底，国铁营业长度为7 9 0 7 9 公里，道俞1 4 3 0 4 6 组，线路延长1 2 3 0 8 6 公里，桥梁3 9 1 0 2 座，隧道4 8 9 7 座，工务设备的固定资产近2 0 0 0 亿元，占全路固定资产的5 0 以上， 这种情况下，加快工务管理信息系统的建设，尽快提高工务部门的管理水平，对 确保运输安全畅通是非常必要的措施和手段。因此，在铁路运输中工务占据着重 要的位置，发挥着重要的作用，是铁路这个大联动机中必不可少的重要的一个环 一【l 】 曰。 从1 9 8 5 年起，铁路工务部门就逐步建立了工务设备数掘库以及设各管理软件， 使用的数据库有d b f 和a c c e s s ，设备管理软件有d o s 版和w i n d o w s 版等，数据上报采 用报盘模式。随着铁路业务不断发展和铁路改革不断深入，原工务管理信息系统其 缺点，比如数据不能共享、未形成网络化等更加突出，为了适应铁路工务部门业务 发展的要求，原系统需要进一步升级，铁路工务管理信息系统( a p p li c a t i o n so f m i si nr a i l w a yp e r m a n e n tw a y s p 州i s ) 利用世界银行贷款而立项，并指定在 京沪线3 个路局有关单位作为项目实施区段。p w m i s 采用数掘分级存储，各级共享 的数据存储模式，数据库为d b 2 ，系统结构采用c s 模式。p w m i s 面向铁道部、铁路 局、工务段等3 级工务部门使用。p w m i s 包含( 1 ) 线路设备管理子系统( 2 ) 线路秋检 管理子系统( 3 ) 桥隧设备管理子系统( 4 ) 桥隧秋检管理子系统( 5 ) 大桥略图管理 子系统( 6 ) 综合图管理子系统( 7 ) 速度图管理子系统( 8 ) 管界图管理予系统 ( 9 ) p w m i sw e b 查询子系统( 1 0 ) ( c a n a c ) 轨道维护预测子管理子系统( 1 1 ) 水害防洪 管理子系统( 1 2 ) 采石管理子系统( 1 3 ) 工务调度管理子系统( 1 4 ) 路基设备管理 子系统( 1 5 ) 路基秋检管理予系统( 1 6 ) 数据同步管理子系统( 1 7 ) 系统管理子系 统等。p 州i s 含盖了铁路工务部门的主要业务，主要是管理铁路沿线的所有工务设 备及其秋检信息以及防洪水害、采石和调度等内容。p w m i s 的建设为铁路工务部门 提高工作效率、更好地为铁路运输生产服务起到重要作用。p w m i s 作为基础m i s 之 一，也是铁路信息化建设的重要组成部分。 i e 塞銮迪厶堂亟堂位论塞绪论 p _ l v i i s 面向铁道部、铁路局、工务段3 级工务部门使用，数据存储方式为分级 存储，工务段存储本段管辖的工务设备及其相关信息，路局存储本路局管辖的工 务设备及其相关信息，铁道部存储所有的工务设备及其相关信息。数据维护主要 是通过各专业管理子系统进行维护的，数据传输是利用数据同步子系统通过网络 逐级向上传输，以确保各专业数据的一致性。系统管理子系统主要有用户权限管 理以及其它系统维护功能等“。 铁路工务部门是维护和管理铁路线路的主要单位，为铁路运输安全生产提供 直接保障。除了r 常工务管理外，铁路工务部门还在对危害铁路运输的病害分析、 对突发铁路事故的及时处理以及对防洪救灾的决策等方面担负着重要的职责。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 计算机技术在铁路工务领域中应用，对提高工务设备养护、管理和决策水平、 保障铁路运输安全，提高铁路运输经济效益具有重要作用，各国铁路部门一直在 不断地进行着研究与开发。 西方国家铁路信息化工作起步较早，有许多经验教训可供我国铁路地理信息 系统工作参考。国外铁路很少有专门的工务管理信息系统，而是铁路基础设施( 包 括工务和电务管理) 。从各国铁路工务管理侧重点上可以分为两类，即侧重于铁路 轨道养护的轨道管理系统及侧重于所有铁路基础设施设备管理的系统。 1 铁路轨道检测养护方面 加拿大在铁路维修方面开发了轨道管理系统、轨道维修咨询系统和轨道养护 维修辅助决策系统，是较早实现信息系统商品化的国家之一。轨道管理系统利用 轨道检查车动态检测数据结合现场人工测量数据，评判线路质量状态和线路各部 件的质量状态，并且结合线路运输状况预测线路质量恶化趋势。轨道维修咨询系 统是对轨道动态检测数据进行管理和分析的系统，于2 0 世纪9 0 年代在太平洋铁路 中丌始应用轨道养护维修辅助决策系统，在轨道维修咨询系统的基础上，定量预 测轨道不平顺和钢轨伤损等指标的变化，结合线路设备的基本信息以及运输状况， 辅助制订轨道部件的更换计划以及线路大中修计划。同时该系统注重对于维修信 息的管理，考虑经济和资源因素，制定各种计划，可以提高作业效率，合理分配 资源、优化安排养修作业。o m n i c o me n g i n e e r i n g 公司的o i i l n i s u r v e y o r 3 d 是三维的 基础设施管理系统，在巡道车行进中产生前进方向的连续的左中右方向的影像， 每一帧影像都能精确定位，定位精度达0 5 m ，并生成高精度的铁路沿线的三维影 9 j e 塞变通太堂亟雯僮迨塞 缝逾 像，结合巡道车测得的铁轨数据可以自动将不合格的铁轨在三维图像上高亮度显 刁r o e n s c o 公司丌发的f i e l dd a t as y s t e m 、g a u g er e s t r a i n tm e a s u r e m e n ts y s t 鲫， h i g h s p e e dt r a c kg e o m e t r ys y s t e m 、v i s i o n b a s e di n s p e c t i o ns y s t e mg i s 冬筝， 可以利用装载g p s 的巡道车对铁轨迸行自动检查和检查结果的记录查询和分析等， 其中v i s i o n b a s e di n s p e c t i o ns y s t e m 取代步行巡道后在运行速度为5 0 m p h 的巡道 车上精度达l 8 i n 。 z e t a - t e c ha s s o c i a t e s 公司开发的应用在加拿大铁路的m a i n t e n a n c eo fw a y i n f o r m a t i o ns y s t e ，可以用不同的颜色在电子地图中显示设备故障及严重程度， 可以查询设备维护历史数据，并建有预测模型，用来根据当前数据预测铁轨等设 备的使用寿命，分析某个设备的故障对铁路的影响：同一家公司开发的t i e i n s p e c t i o na n dp 1 a n n i n gs y s t e m 能收集轨枕状态数据，依据这些数据分析一定 范围内轨道强度的变化，计算出需要更换哪些枕木，以及更换了这些枕木后对轨 道强度的影响。 欧洲轨道研究院( e u r o p e a nr a i lr e s e a r c hi n s t i t u t e ) 开发的b c o t r a c k 轨道 维护及更新决策支持系统( d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mf o rt r a c km a i n t e n a n c ea n d r e n e w a l ) ，该系统可以进行工务设施数据管理，同时应用专家系统技术，建立设 施维护和新规则库，可以对工务设施管理、维护和更新提供优化管理和决策支持， 同时可以进行设备诊断、优化资源分配、对基础设施进行技术上和经济上的分析， 提高工务设备的生产率”“。 除了上面介绍的以外，还有很多不同的管理信息系统，如美国的s m s 和r e p o m a n 系统，法国国铁的g 凹系统，瑞士的g e v 系统等，都有各自的特点，分别实现了轨 道状态管理和辅助养护维修等作用。 2 铁路基础设施设备管理 斯洛文尼亚铁路公司地理信息系统的设计目的是为了准确地处理铁路线的规 划、设计和维护等铁路基础设施状念的数据，另一方面保证用户在线实时获取数 据信息，提供数种分析手段以支持决策和设计功能，该地理信息系统分为4 个部分： 数据库( 包括地理的和属性的) 、报告系统( 通过采用过滤器和查询为特定用户把数 据组织成信息) 、优化模型( 根据过去信息和数据状态的变化情况给出变化的趋势) 及专家系统( 提供高级决策支持) 。 德国铁路线路数据管理系统( d b s t r c k e n d a t e n s t r e d a ) 对德国全路基础设施 数据进行统一管理，该系统可以满足对线路数掘进行现代化的分析和图形显示的 要求。奥地利联邦铁路公司o e b b 的地理信息系统也主要用于设施管理。e b u s i n e s s i n f r a s t r u c t u r em a i n t e n a n c ec o 哪u n i t y 开发的卜b u s i n e s si n f r a s t r u c t u r e j e 夏至塑丕堂亟堂焦迨塞绪论 m a i n t e n a n c e 系统，以共享信息的形式提供铁路设施准确和最新的详细资料包括 设备的地理位置、状况等，能给注册用户包括路网公司的人员、路网维护公司和 政府监控公司等访问和更新设各信息，提供资产清算的可靠数据支持，能辅助线 路维护单位对其所管设备进行管理，帮助分析事故隐患及其根源，从而降低车辆 设备和铁路基础设备两类事故。 r a i lm a n a g e m e n tc o u s u 】t a n t sg m b h 公司的r a j l s y s 铁路基础设施及时刻表管 理系统( t h ei n f r a s t r u c t u r ea n dt i m et a b l em a n a g e m e n ts y s t e m ) 中的组件基础 设施数据管理( i n f r a s t r u c t u r ed a t am a n a g e m e n t ) 提供地图导航。在电子地图上 选取某一段铁轨后，可显示铁轨的长度、允许速度、弯曲度、倾斜度及信号系统 等，实现基础设施管理、实时计算、操作仿真及统计分析，并可进行基础设施维 护、改扩建等中短期计划和战略规划“。 总之，发达国家的铁路工务管理信息系统普遍结合了信息技术、g i s 技术及铁 路计划、检测、维护工程的最新技术，能够更加高效地维护铁路基础设施，优化 投资计划和方向，优化新建地区以及全铁路的建设。同时可实现铁路基础设施的 计划、设计、执行和维护等方面的决策支持。 表1 1 国外工务信息系统研究现状表 t a b l e l 一lt h ec u r r e n ts i l u t a i o no f p w m l si nf o r e i g nc o u n t r i e s 国家系统 联邦铁路工务一体化管理系统 瑞士 轨道养护计划决策支持系统 轨道养护决策支持系统( s m s ) 美国 钢轨更换计划辅助管理系统( r e p o m a n ) 新干线1 务管理系统( s m i s ) 东日本设备管理系统( e w s ) 养护管理数据库系统( l a b 0 c s ) 日本j r 东海道养护管理系统 东海道新干线养护管理系统 道岔维修检查系统 轨道维修计划辅助系统 轨道管理系统( t m s ) 加拿大轨道维修咨询系统( e p m s ) 轨道养护计划决策支持系统( t m a s ) 德国轨道养护轨道更新计划决策支持系统( s y s t e md y n a m i c s ) 英国轨道养护轨道更新计划决策费用估算支持系统( m a p p a s ) e 峦交适厶堂亟堂焦逾塞绪迨 经济的轨道养护维修系统( e c o t r a c k ) 欧洲铁路 道岔管理系统( e c 0 w i t c h ) 桥梁管理系统( e c 0 b r i d g e ) 研究所 接触网管理系统( e c 0 c a t e n a r y ) 路基管理系统( e c o s o i l ) 荷兰轨道养护轨道更新计划决策支持系统( b i n c 0 ) 波兰全面维修决策支持系统( d o n g ) 1 2 2 国内研究现状 我国工务管理信息系统建设始于1 9 8 5 年，当时铁道部工务局提出了建立工务 设备数据库，逐步实施工务设备计算机管理化的任务目标，在全路工务系统的努 力下，先后完成了f o x b a s e 版本的线路设备汇总软件、桥隧设各管理软件、线路秋 检管理软件、桥隧秋检管理软件等，1 9 9 8 年又将桥隧设备管理软件升级为a c c e s s 数据库版本软件，数据上报采用报盘模式。尽管如此，工务部门计算机应用水平 距离现代化管理的目标还相差甚远。首先，现有工务部门的计算机系统，单机作 业，各自为政，同一系统之间纵向信息传输方式落后，不同系统之问横向信息共 享程度低。其次，现有的计算机系统的应用面较窄，有许多能较多地应用计算机 技术的地方，目前没有应用。例如轨道维修计划系统、桥隧维修计划系统等。再 次，2 0 世纪8 0 年代开发的数据库应用系统，受开发平台的限制，大多数系统的数 据的一致性和保密性较差，在网络数据库系统概念中，数据的一致性和安全性难 以得到保证。因此，借助现代化的计算机和信息技术，彻底改变传统的管理方式， 大幅度提高管理水平，使有限的资源得到最合理的使用，从而产生最大的效益， 已是摆在我们面前刻不容缓的重大课题。 随着我国路网干线的全面提速以及高速、重载铁路的发展，线路设备的维修 养护己成为运输生产组织、行车安全中的关键问题。由于客车的提速，高速、重 载列车的开行，导致了工务设各状态恶化过程的加剧，造成工务部门工作量加大， 管理难度增大，同时，由于行车密度的提高，行车问隔的缩短，可用于养护维修 的作业时i 日j 却在不断减少，工务设备维修与运输的矛盾十分突出，行车安全隐患 也潜在地增多。近几年来，尽管在工务设备更新方面进行了一定的投入，但由于 基础薄弱，全路超期服役钢轨与正线延长的比例在1 2 8 以上，与技规不符道岔的 比例在4 6 以上，失格桥梁比例在2 0 以上，失格隧道比例在6 0 以上，在这样的 情况下，为确保行车安全，必须应用现代计算机技术、通讯手段和检测设备，全 面快速获取和处理工务数据，为工务管理和维修部门及时提供准确信息和修理指 2 j e 峦至堑厶堂亟堂僮途塞绪论 导。 下面简要介绍几个国内铁路工务管理信息系统； 北京铁路局使用的“北京铁路局工务地理信息查询系统”使用了w e b g i s 、b s 技术，主要功能包括工务设备地理信息发布、工务防洪地理信息查询、工务综合 信息查询等三个子系统。利用g e og r a p h i c sg i s 软件和d b 2 大型数据库对铁路地形 图、纵断面图、配线图、病害工点、线路诸表进行查询、分析、管理，同时实现 了网上发布。 南昌铁路局使用的“南昌铁路局铁路工务管理信息系统”利用b e n t l e y 公司的 g e o g r a r p h i cg i s 软件、v i e c o n p u b l i s h e r 网络发布软件和d b 2 大型数据库实现了对 铁路地形图、纵断面图、配线图、综合图、线路诸表等进行查询、分析、管理及 局域网发布。 上海铁路局使用的“沪宁铁路工务管理信息系统”利用微软公司的s q ls e r v e r 数据库、以p o w e r b u i l d e r 、v i s u a lc + + 6 o 为开发工具，实现按线名检索和查询 分段存放的地形图和航空照片图像数据、按里程查询浏览地形图和航空照片图象 数据，检索按线名存放的活动图像数据：播放线路的活动图像并同时显示相应里 程及相关信息；查询、显示、输出线路设备数据“1 。 沈阳铁路局使用的“铁路工务设备综合管理系统”可以提供多角度、全方位 的视频图像，并与数据库相结合。该系统可以及时检索事故、灾害现场的线桥设 备概况，为指挥现场抢险救灾、事故处理做出正确决策提供直观的影像及数据资 料。 广铁集团和同济大学合作开发的广深线养护维修计算机管理系统针对广深线 特点，应用t q i 评估轨道质量状态，指导大型养路机械施工作业。提高了作业效率， 降低了养修成本，取得了良好的经济效益。 应用在株洲工务段的“铁路工务生产指挥管理信息系统”日日口主要有五个子 系统，即线路管理子系统、桥隧涵管理子系统、路基管理子系统、生产指挥子系 统( 包括数字化线路子系统) 和综合管理子系统。系统采用数据流媒体技术与g i s 技 术实现铁路工务线路设备的数字化与可规化，并实现了线路录像、设备综合图、 站场平面图3 图联动。”。 近年来，工务部门孥持了“线桥结构现代化、施工作业机械化、企业管理科 学化”的方针，在全路五次大面积提速工作的推动下，线桥结构现代化和施工作 业机械化取得了显著进步，企业管理科学化的薄弱环节愈显突出。为了提高工务 现代化管理水平，实现工务基础设施的科学管理，保持工务设备的良好状态，保 证运输安全，运输局决定建立工务管理信息系统( p w m i s ) 。1 9 9 7 年开始征集项目建 设意见，1 9 9 9 年9 月正式启动软件开发，并且在京沪线上试点。p w m i s 是在铁道部 b 峦窑适厶堂亟堂盈途童绮盈 运输局基础部组织下，由部信息技术中心牵头，北方交通大学、有关路局工务处 及电子部门共同参与研发的，覆盖铁道部一铁路局一工务段三级工务管理部门的计 算机网络管理信息系统，目前己基本完成一期、二期工程，在此基础上开始在京 广线工务部门试点。 1 3传统的铁路工务管理信息系统存在的问题 传统的铁路工务管理信息系统由于历史和技术上的原因，本身具有开发周期 长而使用周期短、业务变化快而维护调整侵、功能单一、数据难以共享，难以满 足全路的各个管理层面的不同的业务需求，特别是随着当前信息获取的多样性， 使得铁路工务管理信息系统的信息朝着多元化发展，而且一些新的通讯方式的出 现给信息获取的接口越来越多，使得传统的铁路工务管理信息系统不能适应新的 信息方式，难以方便接收和处理新的信息。 除此之外，原有的铁路工务管理系统还具有如下几个弊端”： l 、难以满足现行经营管理的需求 随着业务水平、管理水平和应用水平的提高，原有铁路工务管理系统的信息 大部分局限在本地运行，难以有效地进行远程信息获取和处理，由于不能及时更 新，经常出现新旧信息并存从而发生数据混乱的现象，不够准确，而且重复录入 性工作多，特别是人员管理不能直接控制，象人员登录和修改操作都需要专门人 员录入和监督。这种管理系统已远远满足不了当前业务管理及时方面的需要。 2 、不能实现及时的数据共享和传递 原有系统最大不足之处在于存在信息孤岛，不能满足铁道部对整体状况进行 监控、统计等管理的需要。 3 、事前、事中控制困难 由于原有铁路工务管理系统功能简单，加上新出现的分散的人员管理和业务 处理，因此很难进行统一管理，不能将人员进行合理的调用，因此经常会出现人 员浪费的现象，对待业务情况只能做事后分析，很难做到事前计划和事中的控制， 难以较好发挥信息系统的合理调配和监控的作用。 4 、不易操作，自动化程度低 在其他方面，诸如简便性、开放佳等方面，传统的铁路工务管理信息管理系 统也难以迎合目前网络发展的需要。过去的铁路工务管理信息系统必须要求信息 管理人员不断更新各种数据库，尽管是交互式的界面系统，但是由于各项业务操 作的录入和修改都由信息管理人员或相应的专业人员完成，因此对如此大的数据 更新，还是显得力不从心，无法实现实质意义上的信息管理自动化。不仅如此， j e 塞交道是堂亟鲎焦监塞绪途 目前，随着互联网的发展，基于互联网的应用已成为软件发展的方向，互联网本 身所具有的各种优势越来越被公众所重视，然而互联网的开放性和不安全性也给 传统的铁路工务管理信息管理系统带来了新的难题，因此，一个具有b s 结构的 新型铁路工务管理信息系统的开发势在必行。 1 。4 论文结构及内容 本文研究系统工程方法在具有b s 结构的p w m i s 系统开发中的创新应用问题并 主要从整个系统的整个研发过程来阐述，从系统的总体需求分析到设计，以及将 用到的各种技术情况都进行一一阐述，由于本系统是一个实用性很强的综合应用 系统，并且对于铁路工务部门来说，业务繁多，人事管理、业务管理的具体项目 分类非常详细，对于如此庞大的系统，不可能对每个方面均进行阐述，因此，下 面的文章将主要就一些有代表性的模块的开发和设计进行详细阐述，论文的主要 结构如下： 首先将介绍相关的系统工程理论知识在系统设计上的应用以及用到的各项技 术情况，如b s 模式体系结构分析、州c 模式分析、j 2 e e 以及w e b l o g i cw 0 r k s h o p 的相关概念，系统丌发的环境、开发工具、相关的数掘库工具，然后讲述整个系 统的设计原则和系统的开发设计过程，运用系统工程方法，侧重介绍笔者负责完 成的防洪水害子系统模块的详细设计与实现情况，最后给出研究结论。 韭立窆塑太堂亟堂焦迨塞堡殖王筮萱垄擅! 璺丕盈( 鲨m ! s2 匠蕉莛垄褪姿 2 铁路工务管理信息系统( p w 啪 s ) 开发技术概述 新一代的铁路工务信息管理系统，其客户端实现了0 7 配箕，界面友好、使 用方便。系统不仅实现了传统的工务系统报表录入、生成和打印功能，而且具有工 务设备影像资料查询功能。可利用基础数据，及简单的人机交互，实现工程预算、 业务管理及自动检测功能。系统的二期开发目标是建立支持决策的数据库，在请 专家前瞻性预测、分析铁路未来发展趋势的基础上，规划和建立稳定的数据库，对 工务系统的数据进行规范整理后入库。在数据库的基础上提供辅助决策支持系统， 为待决策问题提供参考方案，并进行比较分析。由于系统为三层结构，其二次开发 对客户端透明，系统升级简单。工务系统作为铁路大系统的一部分，甚至会成为更 高级管理信息系统的子系统，本工务系统专门提供了外部数据接口，由于其外部 数据接口在目d u 甚至将来短期内都无法准确描述，故目6 u 仅从实现方法层面上作设 计预留。下面对新一代的铁路工务信息管理系统p w m i s 主要开发技术作一分析。 2 1m v c 模式概述 m v c 属于结构型设计模式，对于生成结构严谨的模块化应用程序的有效性 已经得到了广泛的证实。m v c 的核心是实现三层甚至多层的松赦藕合，它将一 个应用系统分为三个组件： ( 1 ) m o d e l ：模型指的是真正完成任务的代码，包含应用系统的核心功能，表 示一个应用系统的数据，并且包含访问、维护和管理这些数据的逻辑。所有属 于应用系统持久状态的数据都应该保存于模型对象里。模型提供的服务必须适 用于不同的终端。一个模型聚集了相关的数据和操作，以提供一个详细而精确 的服务；这些被封装在操作中的抽象事物的功能被模型化。一个模型的接口提 供了访问和更新模型状态，执行封装在模型中的复杂进程的方法。模型服务被 控制器访问，用于查询或更改模型的状态。当模型状态发生变化时，模型会通 报给视图。对大多数w e b 应用程序而言，功能比界面感觉更重要。在模型同界 面分离的情况下，代码即可实现可管理和重用。 ( 2 ) v i e w ：视图表示模型的状态，是应用系统的外观，当模型发生改变时， 视图也将随之改变，以维持系统数据的一致性。在m v c 模式下，通常的设计前 提是界面任务较小。当然视图也应该具有一定的功能性并遵守可用性的约束， 但视图界面不应当处理数据。事实上，视图的每一部分都只能包含采集数据的 逻辑，并把采集到的数据传递给设计模式中的其他组成部分进行处理。 1 6 j e 夏銮适盔堂亟堂僮丝塞 迭蹬王笈笸堡焦星丕统( 竖m ! 2 五筮蕉盔扭造 ( 3 ) c o n t r o l l e r ：控制器是联系模型与视图之间的纽带，控制模型和视图之 间的交互过程。它获取并翻译用户输入的动作，指定执行该动作的模型，或者 根据用户的输入和执行的结果来选择下一个视图。它是用系统处理具体流程和 导向的核心部分。控制器把模型对象给出的信息翻译成视图可以理解的形式， 并且处理系统流程的走向，接受用户动作，并对应用数据进行适当的处理。典 型情况下，控制器就是w e b 应用环境中的s e r v l e t “ 下面给出m v c 模式的工作流程，请看图2 一l ： 方法调用卜事件 图2 1 i 、，c 模式的工作流程 f i g u r e2 一iw o r k f l o wo f 州cm o d e l 2 2j 2 e e 概述 3 2 1b r o w s e r s e r v e r 系统 在过去的十几年里，c s 模型为实现企业级的信息共享起到了举足轻重的作用， 但随着应用规模和应用程序复杂程度的不断提高，传统的c s 模型暴露出一些问题： 系统软件和应用程序变得越来越复杂，开发和维护越来越困难。随着用户需求增加 或改变，客户端的应用软件可能需要增加新的功能或修改用户界面，那么，该软件 应用的范围越广，维护开销就越大。c s 结构所采用的产品大都缺乏开放的标准， 一般不能跨平台使用，当把c s 结构的软件放到广域网上时就暴露出更多的问题“。 w e b 技术可以比较圆满地解决上述问题，因为采用w e b 技术，只需开发和维护服 务器端应用程序，无需开发客户端应用程序。由于几乎各种操作系统上都有w e b 浏 览器，所以w e b 技术可以很方便地实现跨平台操作。i n t r a n e t 是采用i n t e r n e t 技术 的企业内联网络，它既可以与i n t e r n e t 相连，又可以独立使用，具有很大的灵活性。 用户只要在内部i n t r a n e t 上建立自己的w e b 服务器，就能大大降低软件维护开销。 2 0 世纪9 0 年代以来，w e b 应用得到了飞速发展，基于w e b 的b s 模式的m i s 也逐步发展 j e 基銮适太堂亟堂焦丝塞 堡堕工釜篮理焦星丕筮! 巡m ! s2 珏蕉筮盔拯造 起来。 基于w e b 的b s 模式的结构包含w e b 服务器( w e bs e r v e r ) ，w e b 浏览器( w e b b r o w s e r ) ，数掘库，以及作为w e b 传递机制的i n t e r n e t 或i n t r a n e t ，其结构如下图 2 2 ： pl g u r e2 zw e b b a s e dp a t t e r nb ss t r u c t u r e w e b 浏览器：与客户程序相对应的是浏览器软件，浏览器是用户的最终界面管理 软件，它是基于h t t p 协议的，通过h t t p 协议浏览器实现与w e b 服务器之间的协议， 而且有了h t t p 的支持，使用h t m l 和u r l ，浏览器才能为多平台提供统一的用户界面。 浏览器增加了自动配置所有表示组件甚至某些应用逻辑的特点。 w e b 服务器：w e b 服务器使用超文本标记语言h t m l 来描述网络上的资源，并以 h t m l 数据文件的形式存放其中，该文件由标准的a c s i i 码构成。h t m l 提供了对多媒 体信息的综合表达能力的强有力的手段，超文本具有非线性网状结构，可按人脑的 联想思维方式把相关信息联系在一起，供用户浏览。就w e b 服务器本身而言，它仅 负责正确的发送和获取数据。 基于w e b 的b s 应用工作过程如下图2 3 ： r 务客户端 篙警! | | 。 图2 3 基于w e b 的b s 应用一f ：作过稃 f i g u r e2 3a p p l yac o u r s eo fw o r k i n gt ot h ew e bb s 客户端与服务器建立连接：建立t c p i p 连接。应用程序采用唯一的端口号 j 立銮逼鑫堂亟堂僮迨窑迭堕王筮簋堡篮星丕统( 型丛! s2 珏筮筮查挞蓬 以区别不同的协议。 客户端向服务器发出请求：几个客户应用程序向服务器提出请求均以方法 ( m e t h o d ) 开始，后跟对象的u r i 。 服务器响应客户端的请求：w e b 服务器接收并理解了请求信急后，利用h 竹p 文档库，使用h t t p 响应消息响应请求，响应消息由状态行和实体组成。 客户端与服务器断开：当服务器响应了客户端的请求后，将马上断开与客户 端的t c p i p 连接。客户与服务器的这种t c p i p 连接仅能处理一次事务，事务结束后， 此次连接马上断开。 h 订p 文档库中既包含静态文档也包含动态信息，动态信息中往往涉及到对数据 库的访问。如何对数据库进行访问，这是b s 模式舭s 的关键问题之一。 基于w e b 的b s 应用的独特的优势在于： b s 模式突破了传统的文件共享模式，它具有很高的信息共享度。开放的而非 专用的标准：b r o w s e r s